JPS6150663A - ミスト発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は平均粒子径が１０μｍ以下のドライフォグと呼
ばれる液体超微粒子を多量に発生させることができるミ
スト発生装置に関する。

（従来の技術） 従来液体微粒子を発生させる方法としては、アトマイザ
−、ネプフィザーなどと呼ばれる加圧空気によって液体
を分離しアエロゾル粒子を得る方法や、超音波破砕によ
る方法、気化凝縮による方法などが知られている。

（発明が解決しようとする問題点） 従来工業的に利用されているミスト発生装置によって発
生されるミストは一般に平均粒径が数１０μｍ〜数１０
０μｍ又はそれ以上といった比較的巨大なミストであり
、ドライフォグと呼ばれる平均粒径が１０μｍ以下、特
に平均粒径が数μｍ以下といった超微粒子を多量に発生
させる工業的ミスト発生装置は知られていない。

一方１アトマイザー１ネブライザーなどと呼ばれる古く
から知られたアトマイモーション法によれげ１平均粒径
が１０μｍ以下の超微粒子を得ることができるが、従来
公知のこの種のミスト発生装置ｎは一般に装置が非常に
小型であるため、多量の超微粒子？得ることができず、
従って多量の超微粒子を発生させる工朶用ミスト発生装
置として利用されることは殆んどなかった。

本発明は、ドライフォグと呼ばれる平均粒径が１０μｍ
以下、特に平均粒径が数μｍ以下の超微粒子からなる液
体ミストを多量に発生させることができる工業的利用価
値の高いミスト発生装置に関するものである。

（問題点を解決するための手段） 前記問題点を解決するための技術手段、即ち本発明の構
成は１次のとおりである。

微粒子破砕兼分離シコーートを具備し超微粒子流小開Ｄ
　ｋ有する全体として矩形筐体状の微粒子発生チャンバ
ーに、液体供給ノズルと圧縮流体噴射ノズルとが一組と
なった流体微粒子発生ユニットを多数個配設してなる超
微粒子発生器を基本構成単位としたことを特徴とするミ
スト発生器Ｗｉ。

次に本発明のミスト発生装置の構成の詳細を図面に示し
た一例によって説明する。本発明のミスト発生装置は第
１図にその主要図を示すとおり。

微粒子破砕兼分離シュート１と超微粒子流小開［Ｉ２を
有する全体として矩形筐体状の微粒子発生チャンバー３
に、液体供給ノズル４と圧縮流体噴射ノズル５とが一組
となった流体微粒子発生ユニット６を多数個配設（図示
のものは紙面に垂直方向に並列的に配設：詳細は第４図
参照）してなる超微粒子発生器７を構成単位とするもの
である。

全体として矩形筐体状の微粒子発生チャンバー３は１側
板８．８′、底板９．微粒子破砕兼分離シュート１およ
び−Ｌ板１０より構成されており、一端に超微粒子流出
開口２が設けられており、他端には集液バイブ１１への
連通口１２が設けられている。そして該微粒子発生チャ
ンバー３は１微粒子破砕兼分離シュート１と水平面との
なす角αが２０°〜９０°、好捷しくけ３０°〜６０°
の角度で超微粒子流出開口２が上方に位置するように傾
斜している。

流体微粒子発生ユニット６は、上板１０のスリット１３
（詳細は第４図参照）より、圧縮流体噴射ノズルの先端
開口部１４および液体供給ノズルの開口端１５が微粒子
発生チャンバー３内に突出しかつ圧縮流体噴射ノズルか
ら噴射される噴流が微粒子破砕兼分ｌｉｔシュート１方
向に指向する如く増付けられている。しかして、この圧
縮流体噴射ノズル５は適宜の圧縮流体供給源（図示して
ない）に連通しており、その噴射孔の中心線Ａと微粒子
破砕兼分離シュート】とのなす角βが９０°±４５°、
好ましくけ９０°±２００となるように微粒子発生チャ
ンバーに取付けられる。

液体微粒子発生ユニットを構成する液体供給ノズル４は
、適宜の液体供給源（図示してない）に連通し、その先
端部は図面に示す如くＬ字形に屈曲している。そしてそ
の開口端１５は圧縮流体噴射ノズル５の先端開口部１４
の前方に近接した位置に設けられている。この部分の詳
細は第２図に拡大して示す如く、液体供給ノズル４の開
口端１５の而（開目端面）が圧縮流体噴射ノズルの噴射
孔の中心線Ａに対してなす角γが４５°±２０°。

好ましくは４５°±１０°で、かつ該開目端面の先端Ｂ
が圧縮流体噴射ノズルの噴射孔の中心ｌａＡ上乃至該中
心線Ａにごく近接して配置するのがよい。

液体供給ノズルの開口端１５と微粒子破砕兼分離シュー
ト１との距離は、液体微粒子発生ユニット６より発生し
た微粒子が微粒子破砕兼分離シュートに十分な速度でも
って衝突するに必要な距離とする。例えば圧縮流体噴射
ノズルの噴射孔径が０．２ｆｆφの場合５この距離は約
３０〜１ＱＱＨ。

好ましくは５０〜９０１１ｉｊとするのがよ（，３Ｑｍ
より短かすぎても１００ｆｆより長すぎても微粒化効率
は低下する。

微粒子発生チャンバーにおける超微粒子発生点から超微
粒子流出開口部までの距離は生成分離された超微粒子の
安定性と流出量のバランスで決定されるが、例えば水粒
子の場合、粒径１μｍの超微粒子は、温度２０℃では約
０．７秒で消滅するため、被処理物への適用までの時間
を少なくとも０．７秒以下で搬送する必要がある。従っ
て超微粒子の搬送（流出）速度が決まればｐのずと前記
距離が氷められる。

超微粒子の搬送速度をコントロールする手段として上板
の液体微粒子発生ユニット近傍に開口部の大きさを調節
自在となした大気流入口を設けるのがよく１図面のスリ
ット１３はかかる大気流入口の役目を果す。

超微粒子発生器で発生した超微粒子は液体微粒子発生ユ
ニットで液膜から微粒子に破砕される時点で著しい摩擦
を受は若干帯電しているが、さらに有効に超微粒子を被
処理物まで到達させる目的で静電気付与装置１６を設け
るのが好ましい。静電気付４装＠は超微粒子発生点と被
処理物（図示してない）間の任意の場所に設けることが
できるが１図示の如く超微粒子流出開口２の近傍に設け
るのが好ましい。静電気付与装置の電極としては金属ワ
イヤー、金属針などを用いるのがよい。

集液パイプ１１より排出される液体は再び液体供給ノズ
ル４ヘリサイクルするシステムを組むことが有益である
。

液体供給ノズルから供給される液体の種類は特に限定す
るものではなく、超微粒子の使用目的に応じて適宜選定
すればよいが、水が最も手軽に利用できる。水以外の各
種水溶液、有機液体、有機液体溶液等も勿論使用できる
。

圧縮流体噴射ノズルから噴射する圧縮流体としては圧縮
空気を使用するのが最も便利であるが、空気以外の各種
不活性気体、その他の各種圧縮性気体も勿論使用できる
。

液体微粒子発生ユニツ）１−多数個配設する態様は図面
に示し九１列状に並設する態様に限定されるものではな
く１２列以上多数列に並設してもよく、又千鳥状、その
他の任意の配列とすることができる。

本発明のミスト発生装置は、第１図に示したような超微
粒子発生器を基本構成単位とするものであり、かかる基
本構成単位１個のみからなるミスト発生装置として使用
してもよく、又該基本構成単位を複数個重積乃至並設し
て目的に応じた大容量ミスト発生装置とすることも勿論
できる。

（作　　用） 本発明における液体微粒子発生ユニットによる液体微粒
子の発生原理自体は従来公知のアトマイザ−と同じであ
り、圧縮流体が加圧空気である場合に気体中に噴霧され
て生成する液滴の平均粒子径ＤＰは、噴鱈される液流量
Ｑｔに対する加圧空気流量ＱＧとの比、および噴射ノズ
ルを通過する流体の流速■Ｌと空気の流速ＶＧとの相対
速度Ｖ　（＝Ｖｃ　−Ｖｔ　）によって決まり、ノズル
の形状や大きさには一義的には依存しないとされており
、波山らによれば。

平均粒子径ＤＰは次式で表わされることが知られている
。

（上式中、σは液体の界面張力、ρは液体の密度。

μは液体の粘性係数全示す。） 即ち１本発明において、液体供給ノズル４から供給され
る液体は、圧縮流体噴射ノズルから噴射される加圧空気
で代表される圧縮流体の噴気流によって前記式で示され
るような平均粒径の液体微粒子となって微粒子破砕兼分
離シュート１に向って噴霧され、ａ粒子破砕兼分離シュ
ートに衝突することによって該液体微粒子は更に細かい
無数の超微粒子に破砕される。かくして生成する超微粒
子はドライフォグと呼ばれる平均粒径が１０μｍ以下、
特に数μｍ以下の極めて小さな液体粒子であり、圧縮流
体噴射ノズル５から噴射された噴気流にのって上方に運
ばれて超微粒子流出開口２から流出し、該超微粒子が適
用される適宜の被処理物に適用される。

上板１０の液体微粒子発生ユニット６の取付部に設けた
スリット１３は超微粒子の流出（搬送）速度をコントロ
ールする役目を果す。即ち、該スリン）１３′ｔ−通っ
て大気が微粒子発生チャンバー内に流入し、これが超微
粒子の超微粒子流出開口方向への流出速度をコントロー
ルする。スリット１３の大きさは所期の流出速度が得ら
れるよう適宜選定（ｉ１１４節）すればよい。スリット
１３を設けなくても超微粒子は搬送されるが、かかる大
気流入口を設けることにより極めてスムースに超微粒子
を流出させることができる。

微粒子破砕兼分離シュート１は流体微粒子発生ユニット
により発生した液体微粒子ヲ更に細かい無数の超微粒子
に破砕する役目と、超微粒子（平均粒径が１０μｍ以下
のもの）と微粒子（平均粒径が１０μｍ＠超えるもの）
とを分離する役目とを果すものである。即ち、微粒子破
砕兼分離シュートによってすべての液体微粒子を超微粒
子に破砕できれば理想的であるが、必ずしもすべての微
粒子を超微粒子に破砕できない場合があり、又一旦超微
粒子に破砕されても、それらが２個以上合体して再び平
均粒径が１０μｔｎｆ超える微粒子を形成することもあ
るので、超微粒子と微粒子と全分離する必要が生じる。

本発明では超微粒子と微粒子と全両者の自重の差を利用
して分離するものであり、微粒子破砕兼分離シュートを
水平面に対し傾斜させることによりこれが達成される。

即ち。

超微粒子はドライフォグと呼ばれるように極めて軽量で
あるため、気流にのって容易に上方へ運ばれて超微粒子
流出開口２より流出する。一方微粒子はその自重が比較
置型いため気流にのらずに下方へ降下し微粒子破砕兼分
離ンユート１上に落下し、該シュート１に沿って流下し
、集液パイプへの連通口１２より集液パイプ１１を通っ
て排出される。微粒子破砕兼分離シュート１の水平面と
のなす角αは、超微粒子と微粒子との自重差による分離
という観点から、目的とする粒径の超微粒子が得られる
よう実験的にその最適値を容易に見出すことができる。

顔向αは通常２０’〜９０ｏ、好ましくは３０°〜６０
°の範囲で適宜選定するのがよく。

この範囲を外れる場合には分離効率が悪くなる。

微粒子発生ユニット６から発生する微粒子を効率よく超
微粒子に破砕するためには、該微粒子と微粒子破砕着分
＠Ｖニート１との衝突力を極力大きくするのがよく、そ
のため、圧縮流体噴射ノズルの噴射孔の中心ＭＡ、！−
徽粒子破砕兼分離ンニートとのなす角βが９０°±４５
°、好ましくは９０°±２０°となるようにするのがよ
い。この範囲を外れる場合には、該衝突力が弱くなり、
微粒子の超微粒子への破砕効率が低下する。

流体微粒子発生ユニット６における液体供給ノズルの開
口端面１５の形状は微粒子発生量に影響を与えるもので
あり、第２図に示す角ｒが４５’の場合に微粒子発生量
が最大となり最も好ましいが。

通常顔向γを４５°±２００、好ましくは４５°±１０
０とすれば微粒子発生量としては十分満足できる。

この角ｒが４５°±２０°を外れる場合には微粒子発生
量が減少するので大容量の超微粒子を発生させる目的か
らすれば好ましくない。

流体微粒子発生ユニット６における圧縮流体噴射ノズル
の先端開口部１４と液体供給ノズルの開目端面１５との
相対位置関係は、第２図に示すように液体供給ノズル４
の開口端面の先端Ｂが圧縮流体噴射ノズルの噴射孔の中
心線Ａ上乃至該中心線Ａにごく近接するように配置漕す
ることによって微粒子発生量を多くすることができる。

静電気付与装置は超微粒子全同一電荷に帯電（同列帯電
）させるので、これによって超微粒子幸 はお互いに反発しあい、超微粒子同士の凝集＊＄が低下
し、超微粒子の利用効率が向上する。又。

被処理物を超微粒子と逆の電荷に帯電させることにより
、被処理物への超微粒子の付着効率を効果的に向上させ
ることが可能となる。

（実施例） 第１〜４図は本発明のミスト発生装置を例示するもので
あり、特に第１図は本発明のミスト発生装置の基本構成
単位をなす超微粒子発生器を示し。

その構成および作用の詳細は前記したとおりである。又
第３〜４図は、第１図に示し九本発明のミスト発生装置
の基本構成単位をなす超微粒子発生器’ｌ−７個重積し
て１台の大容量ミスト発生装置となしたものであり、各
超微粒子発生器７，７゜・・・・・・から発生した超微
粒子は第３図の左端全面から流出し適宜の被処理物に適
用される。一方超微粒子と分離された微粒子はそれぞれ
集液パイプの連通口１２．１２、・・・・・・より一本
の集液パイプ１１中に集まりその下端より排出される。

第３〜４図に示す如く超微粒子発生器７，７・・・・・
・を多段に重積して大容量のミスト発生装置を形成する
場合には、微粒子破砕兼分離シュートと上板とが重なり
合う部分においては両者は個別に設ける必要はなく、微
粒子破砕兼分離シュートが上板を兼ねるようにすること
が装置経済的である。

第３〜４図に示した人界ｆｆｉミスト発生装置を合成繊
維の溶融紡糸の冷却装置として使用したところ、超微粒
子の流出速度をＱ、１ｍ／ｓｅｃとした場合対称的に急
冷され高度の潜在巻縮性繊維を得ることができた。なお
、液体としては水を、又圧縮流体としては加圧空気（３
，５吟／−）を使用した。

（発明の効果） 本発明によればドライフォグと呼ばれる平均粒径１０μ
ｍ以下、特に平均粒径数μｍ以下の超微粒子を比較的コ
ンパクトな装置で多量に発生させることができ、大容量
の工業用超微粒子発生装置として極めて有用である。

又、使用液体として種々の機能性成分含有液体を使用す
ることにより、これらの機能性成分を含有する超微粒子
により被処理物の表面改質を効率よく行うことができる
。

繊細な被処理物に対しても超微粒子を均一付与すること
ができ、又逆に非対称的な不均一付与をすることもでき
る。

超微粒子と被処理物とを逆帯電させることにより超微粒
子を被処理物に効率的に付与することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明のミスト発生装置を例示するもので、第１
図は本発明のミスト発生装置の基本構成単位である超微
粒子発生器の一部破断側面図。 第２図は液体微粒子発生ユニットの拡大縦断面図、第３
図は第１図に示した超微粒子発生器を多段に重積した大
容量のミスト発生装置を示す側面図。 第４図は第３図の正面図を示す。 １・・・・・・微粒子破砕兼分離シュート２・・・・・
・超微粒子流出開口 ３・・・・・・微粒子発生チャンバー ４・・・・・・液体供給ノズル ５・・・・・・圧縮流体噴射ノズル ６・・・・・・液体微粒子発生ユニット７・・・・・・
超微粒子発生器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、微粒子破砕兼分離シュートを具備し超微粒子流出開
   口を有する全体として矩形筐体状の微粒子発生チャンバ
   ーに、液体供給ノズルと圧縮流体噴射ノズルとが一組と
   なつた液体微粒子発生ユニットを多数個配設してなる超
   微粒子発生器を基本構成単位としたことを特徴とするミ
   スト発生装置。 ２、ミスト発生装置が超微粒子発生器を２段以上多段に
   重積したものである特許請求の範囲第１項記載のミスト
   発生装置。 ３、微粒子破砕兼分離シュートと水平面とのなす角αが
   ２０°〜９０°である特許請求の範囲第１項記載のミス
   ト発生装置。 ４、液体微粒子発生ユニットが、圧縮流体噴射ノズルと
   該圧縮流体噴射ノズルの先端開口部の前方に近接した位
   置に開口端を有する液体供給ノズルとから構成されてい
   る特許請求の範囲第１項記載のミスト発生装置。 ５、液体供給ノズルの開口端面が圧縮流体噴射ノズルの
   噴射孔の中心線に対し４５°±２０°傾斜し、かつ該開
   口端面の先端が圧縮流体噴射ノズルの噴射孔の中心線上
   乃至該中心線にごく近接して配置されている特許請求の
   範囲第４項記載のミスト発生装置。 ６、圧縮流体噴射ノズルの噴射孔の中心線Ａと微粒子破
   砕兼分離シュートとのなす角βが９０°±４５°である
   特許請求の範囲第１項記載のミスト発生装置。 ７、液体微粒子発生ユニットの近傍の上板に大気流入口
   が設けられている特許請求の範囲第１項記載のミスト発
   生装置。